IntroduçãoEste trabalho tem por objetivo a representação dos processos que

são responsáveis pelo transporte do elemento Nitrogênio através dos diferentes estoques do ecossistema. A abordagem de modelagem aplicada é o Raciocínio Qualitativo, tecnologia de Inteligência Artificial (Forbus, 1984).

As atividades dos organismos influenciam profundamente os padrões de fluxo de matéria química na biosfera. O ciclo do nitrogênio perfaz um conjunto de processos biológicos e químicos. A representação de tais processos auxilia à elucidar o fenômeno do serviço de cooperação ? mutualismo ? entre as plantas e as bactérias no transporte e na ciclagem de nutrientes.

Vários tipos de bactérias e algas verdes-azuladas possuem a enzima nitrogenase e convertem o nitrogênio atmosférico em íons amônio NH solúveis que depois ser absorvidos pelas raízes e 4 +

então utilizados pelas plantas.Principais processos em EstudoOs objetivos ajudaram a responder as seguintes perguntas:

(a) Quais os caminhos do nitrogênio do seu reservatório fonte para os compartimentos da natureza? (b) Quais processos estão envolvidos no processo de ciclagem do nitrogênio? (c) Como se dá interferência das atividades humanas nos caminhos do elemento nitrogênio dentro do ecossistema?

Os processos principais que foram escolhidos para serem representados no modelo:* Fixação do Nitrogênio pela microbiota e pela ação de raios;* Produção e assimilação de amônia;* Produção e absorção de nitrato;* Excreção;* Denitrificação (atividade dos decompositores);*Atividades humanas na adição artificial de nitrogênio: desmatamento, queima de combustíveis fósseis e eutrofização cultural;

O Raciocínio QualitativoO Raciocínio Qualitativo é uma área da Inteligência Artificial

voltada para a criação de modelos de simulação que não usam dados numéricos e expressam relações de causa e efeito que contribuem para aumentar a compreensão de fenômenos. Esta técnica inovadora permite uma descrição, uma releitura não-numérica dos sistemas e do seu comportamento.

Um típico modelo de RQ obtém uma representação tanto da estrutura quanto dos aspectos comportamentais do sistema. O modelo objeto deste trabalho foi implementado com a utilização do simulador Garp3 (Bredeweg, 1992). O Garp3 produz uma simulação a partir de um cenário inicial e da biblioteca de fragmentos de modelo (conforme ilustrado na figura 01).

ResultadosAs simulações em estudo corroboram a literatura no sentido de mostrar os seguintes efeitos:– As comunidades vegetais que estão adaptadas em limites de baixa concentração de nitrogênio poderão sofrer diminuição de diversidade e mudanças em sua composição como conseqüência da entrada artificial de N. – Os fixadores naturais de nitrogênio trabalham com mais intensidade quando o suprimento de nitrogênio no seu ambiente é baixo, então a adição de fertilizante nitrogenado pode encerrar o processo de fixação biológica do nitrogênio.

podem

Universidade de BrasíliaUnB

Conclusões Urge a necessidade de aumentar a compreensão de como se dá o aporte e a ciclagem do

nitrogênio nos ecossistemas naturais. Investigar as respostas dos solos à interferência humana, assim como sua capacidade de resiliência e de resistência para manter o serviço natural oferecido pelas bactérias simbiontes na fixação do nitrogênio.

O raciocínio e a modelagem qualitativos tem um papel fundamental no sentido de facilitar a tarefa de pensar sobre problemas ou processos, auxiliando a extrair o essencial de sistemas complexos. O ciclo de nitrogênio tem vários aspectos ainda desconhecidos e estudá-los é uma tarefa de grande importância, principalmente num planeta que está sob constante mudança.

ReBredeweg, B. 1992. Expertise in Qualitative Prediction of Behaviour. Ph.D. Thesis. University of Amsterdam, Amsterdam, The Netherlands.Forbus, K. D. 1984. Qualitative process theory. Artificial Intelligence 24: 85-168.Salles, P. & Bredeweg, B. 1997. Building qualitative models in ecology. pp. 155–164. In: Ironi, L. (Ed.), Proceedings of the 11th International Workshop on Qualitative Reasoning (QR’97). Instituto di Analisi Numerica C.N.R., Pubblicazioni no. 1036, Pavia, Italy.Salles, P., Bredeweg, B. & Bensusan, N. 2006. The ants’ garden: Qualitative models of complex interactions between populations. Ecological Modelling 194:90–101.

ferências Bibliográicas

Modelo do Ciclo do Nitrogênio baseado em Raciocínio Qualitativo, tecnologia de Inteligência Artificial

a Isabella Gontijo de SA & bPaulo SALLES

Nucleo de Educação Científica - NECBIO, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade de Brasília, Campus Darcy Ribeiro, Asa Norte, Brasília – DF. 70.910-900 Email: isabellagontijo@unb.br

a bPrograma de Pós-Graduação em Ecologia, Instituto de Ciências BiológicasUniversidade de Brasília - Brasil

AgradecimentosEsta apresentação recebeu apoio financeiro do projeto «DynaLearn - Engaging and informed tools for learning conceptual system knownledge» (Seventh Framework Programme strep project)

Apoio:

www.dynalearn.eu

Fragmento de Modelo

Figura 1.modelo e cenário inicial construídos no ambiente de modelagem Garp3 para o modelo «Nitrogen Cycle».

Fragmento de

Figura 2. Diferentes etapas e resultados da simulação de um cenário geradas no Garp3 para o modelo «Nitrogen Cycle».

Cenário

Grafo de estados iniciais

Diagrama de valores dasquantidades na trajetória

Modelo causal do estado 1 do cenário 04a ‘relação entre os heterótrofos e as plantas na excreção e absorção de N’